El molino del Floss comienza con el narrador anónimo soñando con Dorlcote Mill como lo conocía hace años. En ese momento, el Sr. Tulliver, dueño del molino y su granja, decidió enviar a su hijo, Tom, a la escuela para que pueda convertirse en algo más que un molinero y un granjero. Cuando Tom llega a casa durante el verano, se entera de que su hermana menor Maggie se olvidó de alimentar a sus conejos y todos han muerto, por lo que está furioso con ella. Maggie es una chica muy brillante con buenas intenciones y un fuerte deseo de complacer a su hermano, por lo que esto la devasta. Como sucederá con frecuencia a lo largo de sus vidas, Tom le reprocha con frialdad su descuido durante un rato antes de perdonarla.
Comienza la escolarización de Tom en el Sr. Stelling. Tom encuentra las lecciones en gran medida desagradables, ya que es el único alumno y es el tipo de aprendizaje que encuentra más difícil. Sin embargo, después de las vacaciones de Navidad, Philip Wakem se une a él en King’s Lorton para aprender del Sr. Stelling. Philip es el hijo del Sr. Wakem, un abogado al que el Sr. Tulliver detesta, por lo que Tom está dispuesto a no agradarle. A Tom también le molesta la deformidad física de Philip. Philip es demasiado sensible pero un alumno apto, por lo que también tiene un problema con el brutal hijo del molinero. Sin embargo, los dos alcanzan una paz cautelosa, especialmente cuando Maggie viene de visita, ya que Philip está muy impresionado con su inteligencia y naturaleza amable.
Dos años después, Maggie se va a la escuela con su prima Lucy, pero la llaman a casa cuando el Sr. Tulliver perdió su demanda contra el Sr. Pivart, un granjero vecino representado por el Sr. Wakem. La pérdida de la demanda combinada con sus honorarios legales significa que perderá el molino y estará completamente en bancarrota. Justo antes del regreso de Maggie, se entera de que la hipoteca de la granja ha caído en manos del Sr. Wakem, y esta noticia además de todo lo demás le hace perder el sentido. Maggie va a casa del Sr. Stelling para darle la noticia a Tom, quien vuelve a casa con ella.
Allí descubren que el señor Tulliver sólo reconoce a Maggie, y un alguacil ha venido a vender todos sus enseres domésticos y muebles, que el señor Tulliver había utilizado como garantía contra uno de sus préstamos. La Sra. Tulliver se dirige a sus hermanas, la Sra. Pullet, Deane y Glegg, en busca de ayuda, pero están más interesadas en dar a conocer su superioridad moral y solo compran los bienes que desearían de todos modos. Tom acude a su tío Deane para pedirle consejo sobre cómo comenzar un negocio para poder ayudar a su familia. El Sr. Deane es algo desalentador, pero finalmente encuentra a Tom en un puesto inicial en Guest & Co., el empleador del Sr. Deane, y lo prepara con lecciones de contabilidad.
La Sra. Tulliver va a ver al Sr. Wakem para tratar de disuadirlo de que compre el molino cuando sale a subasta, pero sin darse cuenta lo convence de que haga precisamente eso. El Sr. Tulliver ha ido mejorando lentamente, y cuando le dicen que el Sr. Wakem ahora es dueño de la fábrica y está dispuesto a mantenerlo como gerente, acepta hacerlo aunque desprecia la idea de trabajar con el Sr. Wakem, ya que cree que se lo debe a su esposa y no quiere que su familia tenga que mudarse.
El único enfoque del Sr. Tulliver ahora es ahorrar suficiente dinero para pagar todas sus deudas pendientes restantes. Tom y la Sra. Tulliver están de acuerdo en que esto es lo más honorable, por lo que Tom da todas sus ganancias de su nuevo trabajo a esta causa, y la Sra. Tulliver hace todo lo posible para economizar. Bob Jakin le da a Maggie una pila de libros como regalo, entre los que se encuentra un tratado espiritual que recomienda la abnegación como camino hacia la paz. Maggie se convence de que esta es la única forma en que será feliz, pero lo hace con un celo egoísta que va en contra de la verdadera naturaleza de la renuncia.
Bob Jakin le ofrece a Tom (ahora de 19 años) una oportunidad de inversión que aprovecha con la ayuda del Sr. y la Sra. Glegg, y logra multiplicar rápidamente sus ahorros. Mientras tanto, Philip Wakem se encuentra con Maggie en uno de sus paseos y le ruega que se reúna con él regularmente, en secreto. Ella finalmente acepta, y lo hacen durante casi un año. Philip finalmente le dice a Maggie que está enamorado de ella, y ella le dice que no puede imaginarse amando a nadie más que a él, pero que nunca podría casarse con él y arriesgarse a herir tan profundamente a su padre y hermano.
Tom se da cuenta de que Maggie se ha reunido con Philip y le dice que si alguna vez vuelve a ver a Philip o se comunica con él sin el permiso de Tom, él le contará a su padre todo al respecto, lo que probablemente hará que vuelva a perder la cordura. Ella acepta sus términos y Tom la sigue a su próxima reunión con Philip. Tom es muy cruel con él y Maggie le dice a Philip que debe terminar su amistad.
Tom se las arregla para ganar suficiente dinero con sus inversiones para pagar toda la deuda del Sr. Tulliver. El Sr. Tulliver está feliz y decide dejar de trabajar para el Sr. Wakem, pero cuando se encuentra con él y le dice esto, su ira se apodera de él y termina atacando al Sr. Wakem con un látigo. Esto provoca un derrame cerebral de algún tipo para el Sr. Tulliver, y muere poco después, diciéndole a Tom que debería trabajar para volver a comprar el molino, y que nunca debería perdonar a los Wakem.
Dos años más tarde, Maggie regresa a St. Ogg’s para quedarse con su prima Lucy Deane después de haber trabajado en una escuela desde la muerte de su padre. Cuando Maggie se entera de la amistad de Lucy con Philip Wakem, le cuenta a Lucy sobre su anterior relación prohibida con él; Lucy comienza a planear formas de juntar a la pareja. Maggie conoce a Stephen Guest, quien ha estado cortejando a Lucy, y de inmediato se siente muy atraído por él y él por ella. Aunque ambos intentan ignorar sus sentimientos, eventualmente se sienten abrumados por ellos, por lo que Maggie va a visitar a su tía Moss para escapar un poco. Stephen se acerca a ella y le dice que la ama y que tienen que estar juntos. Aunque Maggie se siente tentada, insiste en que nunca podría ser feliz con él debido a la culpa que sentiría por Lucy y Philip.
Cuando Maggie regresa a St. Ogg’s, Lucy, tratando de solidificar la relación entre Maggie y Philip, organiza que estén solos en un paseo en bote. Philip, sin embargo, está deprimido porque se ha dado cuenta de que Maggie y Stephen tienen sentimientos el uno por el otro, por lo que hace arreglos para que Stephen tome su lugar, lo que involuntariamente lleva a Stephen y Maggie a estar solos en el bote juntos. Stephen convence a Maggie de que se fugue con él, por lo que dejan el bote de remos para tomar un barco de vapor a York. A la mañana siguiente, sin embargo, cuando atracan, Maggie se da cuenta de que no puede permitirse sacar su felicidad del dolor de Philip y Lucy, por lo que le dice a Stephen que no puede casarse con él después de todo, y regresa a St. Ogg’s.
Cuando Maggie regresa a St. Ogg’s cinco días después, todos creen lo peor de ella, incluido Tom, que se niega a ofrecerle un hogar con él. Sin embargo, la Sra. Tulliver la apoya y juntos se alojan en casa del amigo de la infancia Bob Jakin. Stephen envía una carta a su padre, absolviendo a Maggie de su culpa, pero el daño a su reputación ya está hecho. El clérigo de la ciudad, el Dr. Kenn, intenta ayudarla e incluso le da un trabajo como institutriz de sus hijos, pero cuando comienzan a correr rumores sobre ellos dos, él le dice que sería mejor si se mudara a otra ciudad por completo. .
Lucy, que no se ha sentido bien desde la conmoción de que Maggie y Stephen se fueran juntos, se escapa una noche para visitar a Maggie y le dice que una vez que se recupere, vendrá a verla a menudo. Maggie recibe dos cartas, una de Philip diciéndole que no la culpa y desea que ella no se sienta culpable por él, y otra de Stephen suplicándole que se case con él. Ella decide rechazarlo para siempre.
Ella se da cuenta de que la casa se está inundando y, después de despertar a Bob y su familia, se sube a un bote para llegar a Dorlcote Mill. La Sra. Tulliver está a salvo fuera de la ciudad, pero Tom está allí y se sube al bote con ella. Tienen un momento de resolución tácita, pero un gran trozo de escombros se cruza en su camino y los ahoga. Todos los demás sobreviven a la inundación y los hermanos están enterrados uno al lado del otro.
